【正文】 多，在 X86 上有 LILO、 GRUB 等等，在嵌入式系統(tǒng)中有 Uboot、 VIVI、 BOLB等， VIVI 是韓國 MIZI 公司開發(fā)專門針對 Samsung 公司的 ARM 架構(gòu)的一種BootLoader，基本上可以直接使用，命令簡單方便。輸入命 令vi ~/.bashrc 來配置當前用戶的環(huán)境變量，可以在文件最后加入一行 export PATH=$PATH:/opt/FriendlyARM/toolschain/。 遙控器有兩種狀態(tài)：學(xué)習(xí)狀態(tài)和控制狀態(tài)。近年以來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)速度的不斷提高，再加上感光成像器件技術(shù)的成熟并大量用于攝像頭的制造上，這使得它的價格降到普通人可以承受的水平。 2) 存儲控制器 S3C2440A 的存儲控制器提供訪問外部存儲器所需的存儲器控制信號 3) 時鐘和電源管理 時鐘控制邏輯單元能夠產(chǎn)生 S3C2440A 需要的時鐘信號，包括 CPU 使用的主頻 FCLK， AHB 總線設(shè)備使用的 HCLK，以及 APB 總線設(shè)備使用的 PCLK。 S3C2440A 的突出特點是其處理器核心，是一個由 Advanced RISC Machines（ ARM）公司設(shè)計的 16/32 位 ARM920T 的 RISC 處理器。 圖 串口電路 開發(fā)板具有兩種 USB 接口，一個是 USB Host，它和普通 PC 的 USB 接口是一樣的，可以接 USB 攝像頭（本設(shè)計就是用于接攝像頭）、 USB 鍵盤、 USB 鼠標、 U 盤等常見 USB 外設(shè)，另一種是 USB Slave，我們一般用它來下載程序到目標板，當開發(fā)板轉(zhuǎn)載了 WinCE，可以通過 ActiveSync 軟件與 windows 同步 ， 當開發(fā)板裝在了 Linux 系統(tǒng)時，目前尚無相應(yīng)的驅(qū)動和應(yīng)用。而 Linux 是一款遵循 GPL 協(xié)議的開源操作 系統(tǒng)，用戶使用的時候不需要繳納任何版權(quán)費用，內(nèi)核可以任意的裁剪，幾乎支持所有的 32 位、 64 位 CPU，幾乎可以從網(wǎng)絡(luò)上找到所有的硬件驅(qū)動程序；而且 PC 版的 Linux 和嵌入式的 Linux 都是基于一個內(nèi)核的，這樣使得很多 PC 開發(fā)的軟件經(jīng)過交叉編譯后能夠直接運行在嵌入式設(shè)備上，使得開發(fā)周期變短，這可以更加迅速的將產(chǎn)品推向市場，所以Linux 在嵌入式操作系統(tǒng)中，占有重要地位。這個系統(tǒng)是由全世界各地的成千上萬的程序員設(shè)計和實現(xiàn)的。與微軟產(chǎn)品不同的是， Symbian 將移動設(shè)備的通用技術(shù)，也就是操作系統(tǒng)的內(nèi)核，與圖形用戶界面技術(shù)分開，能很好的適應(yīng)不同方式輸入的平臺，也可以使廠商可以為自己的產(chǎn)品制作更加友好的操作界面，符合個性化的潮流，這也是用戶能見到不同樣子的 Symbian 系統(tǒng) 的主要原因。至今，從 8 位到 64 位，181。微軟公司于 1996 年開始發(fā)布 Windows CE 版本， 2022 年 7 月發(fā)布了 Windows CE .NET 版本，目前用得最多的是 Windows CE .NET 版本，其發(fā)展速度也是很快的，功能上自不必描述，它的主要應(yīng)用領(lǐng)域有 PDA 市場、 Packet PC、 Smartphone、工業(yè)控制、醫(yī)療等。而且易于調(diào)節(jié)和可控性強。 通過采用 S3C2440 提供的一套完整的系統(tǒng)外設(shè)資源，可以有效的減 少其他組件的配置，使得整個系統(tǒng)的成本降低。 控制 步進電機 USB 網(wǎng)線 串口線 嵌入式微處理器 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)開發(fā)的硬件及操作系統(tǒng)的選擇 系統(tǒng)開發(fā)的硬件選擇 1) 微處理器的選擇 嵌入式微處理器 [16]是一切功能和任務(wù)的實際執(zhí)行者，處于嵌入式系統(tǒng)的核心地位，其性能的好壞對嵌入式系統(tǒng)的性能起到直接的影響。 4) 支持 MMU MMU 是存儲器管理單元的縮寫，是用來管理虛擬內(nèi)存系統(tǒng)的器件。 三級和五級流水線結(jié)構(gòu)如圖 所示： 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 9 頁 共 37 頁 圖 三級與五級流水線 2) 采用哈佛結(jié)構(gòu) 根據(jù)計算機的存儲器結(jié)構(gòu)及其總線連接形式，計算機系統(tǒng)可以分為馮 每一級流水都對應(yīng)CPU 的一個時鐘周期，如果一級流水中的邏輯過于復(fù)雜，使得執(zhí)行時間居高不下，必然導(dǎo)致所需的時鐘周期變長，造成 CPU 的主頻不能提升。 b) ARM Cortex 嵌入式處理器 區(qū)別于 Cortex 應(yīng)用程序處理器對操作系統(tǒng)和移動 Inter 的支持偏向，Cortex 嵌入式處理器旨在為各種不同的市場提供服務(wù)。 7) 嵌入式系統(tǒng)與具體應(yīng)用有機結(jié)合在一起，升級換代也是同步進行。嵌入式系統(tǒng)一般沒有 系統(tǒng)軟件 和 應(yīng)用軟件 的明顯區(qū)分，不要求其功能設(shè)計及實現(xiàn)上過于復(fù)雜，這樣一方面利于 控制系統(tǒng) 成本，同時也利于實現(xiàn)系統(tǒng)安全。 嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式硬件平臺、嵌入式操作系統(tǒng)以及上層的嵌入式應(yīng)用程序三部分組成。進行了系統(tǒng)相關(guān)功能的測試。重點敘述了本課題的研究背景，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程以及研究現(xiàn)狀。但同時也存在著一些不足，就是圖像的清晰度不夠和視頻壓縮速度稍差，所以一般應(yīng)用于小區(qū)、工廠車間、家庭等對圖像質(zhì)量要求不高的場所。 嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 現(xiàn)階段，嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)被大家廣泛的研究和重視，研究的重點主要集中在以下幾個方面：嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案，在視頻圖像處理方面，視頻的網(wǎng)絡(luò)傳輸方面等。 本系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域廣，可以運用在安防、交 通、工業(yè)控制、軍事國防等領(lǐng)域，在功耗、體積、實時性、可移動性和 擴展性等方面較傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢，有很好的發(fā)展前景和研究價值，必然會給人們帶來便利。 Then the collected image data encoded by standard to reduce the data traffic and bandwidth usage。 本文 首先介紹了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷史，介紹了嵌入式操作系統(tǒng)的 概念及特點 。服務(wù)器端首先利用 Video4Linux 接口實現(xiàn) USB 攝像頭的圖像采集；然后將采集到的圖像數(shù)據(jù)經(jīng) 標準編碼，以減少數(shù)據(jù)流量和帶寬的占 用；接著 將 圖像數(shù)據(jù)采用基于 TCP/IP 協(xié)議的 socket 編程完成 了 在 主機和開發(fā)板之間的 傳輸。 achieve a QT graphical user interface design。這種視頻監(jiān)控方式只適合于短距離范圍的監(jiān)控，應(yīng)用靈中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 2 頁 共 37 頁 活性較差，不易擴展，錄像質(zhì)量較差。 (b)主要是采用 ARM9 和 DSP 雙核構(gòu)架的視頻處理系統(tǒng)的研究和實現(xiàn)，以ARM 處理器為控制模塊的核心，負責(zé) DSP 視頻處理的通信控制。 (3)在視頻的網(wǎng)絡(luò)傳輸方面，主要集中在盡量的壓縮視頻數(shù)據(jù)等，以減少在傳輸過程中數(shù)據(jù)包的丟失。 第 3 章：嵌入式視頻監(jiān)控應(yīng)用程序的設(shè)計。具體包括在畢業(yè)設(shè)計各個階段的心得及收獲。由于嵌入式系統(tǒng)一般是應(yīng)用于小型電子裝置的， 系統(tǒng)資源相對有限，所以 內(nèi)核 較之傳統(tǒng)的 操作系統(tǒng) 要小得多。 5) 嵌入式軟件開發(fā) 要想走向標準化，就必須使用多任務(wù)的操作系統(tǒng)。 嵌入式 ARM 處理器 簡介 ARM(Advanced RISC Machines)，既是一家英國公司的名字，也是一種體系結(jié)構(gòu)處理器的名字。 c) 經(jīng)典 ARM 處理器 ARM 經(jīng)典處理器適用于那些希望在新應(yīng)用中使用經(jīng)過市場驗證的技術(shù)組織。 5 級流水線的具體內(nèi)容如下： 取址：從存儲器中取出指令并將其放入指令流水線。諾依曼結(jié)構(gòu)。控制存儲器存取允許， MMU關(guān)掉時，虛地址直接輸出到物理地址總線。 ARM 處理器在指令集系統(tǒng)的情況下，通過搭配不同的部件構(gòu)成了功能不同的處理器，這些處理器被分為一下幾個系列： ARM ARM ARM9E、 ARM10E、 ARM1Cortex、 SecurCore、 OptimoDE Data Engines 等。 2) 視頻采集設(shè)備的選擇 該系統(tǒng)進行視頻數(shù)據(jù)的采集是通過 紅外 USB 攝像頭。 VxWorks 操作系統(tǒng)是美國 WindRiver 公司 (已被 Intel 收購 )于 1983 年設(shè)計開發(fā)的一種嵌入式實時操作系統(tǒng)（ RTOS） ,是嵌入式開發(fā)環(huán)境的關(guān)鍵組成部分。 181。沒有提供輸入輸出管理，文件系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)等額外的服務(wù)。 Linux 是一套免費使用和自由傳播的類 Unix 操作系統(tǒng)，是一個基于 POSIX 和 UNIX 的多用戶、多任務(wù)、支持多線程和多 CPU 的操作系統(tǒng)。 Linux 是在 GNU 公共許可權(quán)限下免費獲得的，是一個符合 POSIX 標準 的操作系統(tǒng)。 Mini2440 開發(fā)板的主要硬件資源特性如 表 所示 ： 表 Mini2440 資源配置 CPU 處理器 SamsungS3C2440A,主頻 400MHz，最高 533MHz SDRAM 內(nèi)存 在板 64M SDRAM， 32bit 數(shù)據(jù)總線， SDRAM 時鐘頻率 100MHz FLASH 存儲 在板 256MB NAND Flash,掉電非易失 在板 2MB Nor Flash，掉電非易失，已安裝 BIOS LCD 顯示 在板集成 4 線電阻式觸摸屏接口 支持黑白、 4 級灰度、 16 級灰度、 256 色、 4096 色 STN 液晶屏，尺寸從 寸到 寸，屏幕分辨率可達 1024x768 象素 標配 統(tǒng)寶 ?‘真彩 240x320 LCD觸摸屏 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 15 頁 共 37 頁 接口與資源 1 個 100M 以太網(wǎng) RJ45 接口（采用 DM900 網(wǎng)絡(luò)芯片） 3 個串口 1 個 USBHost 1 個 USB Slave B 型接口 1 個 SD 卡存儲接口 1 路立體聲音頻輸出接口， 1 路麥克風(fēng)接口 1 個 間距 10 針 JTAG 接口 4 USER LEDs 6 USER buttons 1 個 PWM 控制蜂鳴器 1 個 總線 AT24C08 芯片 1 個 間距 20pin 攝像頭接口 板載實時時鐘電池 電源接口（ 5V） ,帶電源開關(guān)和指示燈 系統(tǒng)時鐘源 12M 無源晶振 實時時鐘 內(nèi)部實時時鐘（帶備用鋰電池） 擴展接口 1 個 34pin 接口 1 個 40pin 系統(tǒng)總線接口 ，帶電源開關(guān)和指示燈 規(guī)格尺寸 100x100（ mm） 操作系統(tǒng)支持 ++ (R3) 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 16 頁 共 37 頁 開發(fā)板的產(chǎn)品圖如圖 所示： 圖 開發(fā)板產(chǎn)品圖 Nor Flash 與 NAND Flash Mini2440 有兩種 Flash，一種是 Nor Flash（型號 AMD29LV160DB），大小為2Mbyte；另一種為 NAND Flash（型號 K9F2G08）大小為 256Mbyte。三星公司的 S3C2440A為手持設(shè)備和普通應(yīng)用提供了低功耗和高性能的小型芯片微控制器的解決方案。每個都是由具有 8 字長的行 (line)組成。 NORMAL MODE：在 NORMAL 模式，所有的外圍設(shè)備以及基本模塊，包括電源管理模塊、 CPU 核、總線控制器、內(nèi)存控制器、中斷控制器、 DMA、以及外部主控都可以完整的操作。 注 1：圖像傳感器（ SENSOR）是一種半導(dǎo)體芯片，其表面包含有幾十萬到幾百萬的光電二極管。 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 21 頁 共 37 頁 該系統(tǒng)中，紅外遙控器發(fā)射出的信號由 51 單片機開發(fā)板中的紅外模塊接收，然后由 51 單片機控制步進電機做出相應(yīng)的運轉(zhuǎn)軌跡，并且轉(zhuǎn)速可調(diào)。 BootLoader 依賴于具體的硬件和應(yīng)用環(huán)境，不同的 CPU 有不同的BootLoader。 通過 USBslave 燒寫到開發(fā)板的 NAND Flash 中。內(nèi)核處于硬件層和軟件層之間，作用是為底層部件提供服務(wù)，為上次應(yīng)用程序提供運行環(huán)境。 C 代表一些 bug 修復(fù)，安全更新，新特性和驅(qū)動的次數(shù)。第三種方式中不使用偶數(shù)代表穩(wěn)定版，奇數(shù)代表開發(fā)版這樣的命名方式。 Linux 的內(nèi)存管理支持虛擬內(nèi)存，即在計算機中運行的程序，其代碼，數(shù)據(jù)，堆棧的總量可以超過實際內(nèi)存的大小，操作系統(tǒng)只是把當前使用的程序塊保留在內(nèi)存中，其余的程序塊則保留在磁盤中。網(wǎng)絡(luò)接口可分為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序。 而現(xiàn)在出現(xiàn) Video4Linux2 （ Video for Linux Two），簡稱 V4L2，他是 V4L的改進版，修復(fù)了第一代的部分設(shè)計 bug。 cameraFd = open(/dev/video0, O_RDWR | O_NONBLOCK)。它是 Linux 內(nèi)核提供給用戶空間的編程接口，各種的視頻和音頻設(shè)備開發(fā)相應(yīng)的驅(qū)動程序后，就可以通過 v4l 提供的系統(tǒng) API來控制視頻和音頻設(shè)備，也就是說 v4l 分為兩層，底層為音視頻設(shè)備在內(nèi)核中的驅(qū)動，上層為系統(tǒng)提供的 API，